赤泥沉降过程中絮凝剂的现状与发展前景

赤泥沉降过程中絮凝剂的现状与发展前景

卢红梅,钟宏,张雷,余加耕,曾湘晖

(中南工业大学,湖南长沙410083)

摘要:本文对国内外应用于赤泥沉降分离中的絮凝剂的研制和应用现状及前景进行了详细的叙述。

关键词:絮凝剂;赤泥;沉降

中图分类号:TF111.32TQ314.253 文献标识码:A 文章编号:10021752(2000)09002304

The present situation and prospect of flocculants in red mud settling

LU Hong-mei,ZHONG Hong,ZHANG Lei,YU Jia-geng,ZENG Xiaong-hui

(Centr al Couth University o f Technology,Changsha H unan410083)

Abstract:This paper introduces the present situation and prospect of s tudy and application in red mud settling flocculants in both domestic and intrna tional markets.

Key words:flocculant,red mud,settli ng

在氧化铝生产中,无论是拜耳法还是烧结法,或是联合法,赤泥的沉降分离是一个非常重要的环节。铝土矿溶出后,形成含有赤泥的铝酸钠浆液,浆液经过稀释后通过沉降或过滤使赤泥与铝酸钠溶液分离开来,然后由铝酸钠溶液生产氧化铝。沉降工序是影响氧化铝产能、品质及效益的关键环节之一。为了强化赤泥的沉降分离,科技工作者从设计和选用合理的沉降槽结构及高效絮凝剂的研究方面做了大量的工作。目的在于提高赤泥的沉降速度,改善沉降槽溢流质量和底流的浓稠度,以提高设备的生产效率和降低生产成本,而添加絮凝剂是目前普遍采用且行之有效的加速赤泥沉降分离的方法,故其研制和应用技术一直是国内外研究的热点课题。

1 天然高分子絮凝剂

天然高分子絮凝剂由于原料来源广泛、易得,价格低廉,无毒,易于生物降解等特点曾在赤泥沉降絮凝剂中占有重要的位置。80年代以前,国内采用的絮凝剂大多是淀粉类天然高分子絮凝剂,这一类物质主要包括麦类、薯类等加工产品(如面粉及土豆淀粉等)和副产品(如麦麸等),国外有许多工厂采用面粉,我国多用麦麸(添加量约为1 5kg/t赤泥)。这

颗粒表面上 酸性中心!10∀密集有关。

3 结语

取碳分AH作晶种,小试显示是提高晶种分解率的有效技措,实验简易,经济效益显著,不能不引起关注。

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(责任编辑 杜雅君)

收稿日期:2000-05-30

类高分子产量相当大,我国还拥有一些淀粉含量很高的野生植物,可用作絮凝剂。如云、贵、川等省生长的土茯苓和青杠籽,淀粉含量可达50%以上。淀粉絮凝剂结构中主要含有羟基一类的活性基团,从而表现出较活泼的化学性质,除它本身具有絮凝的作用,还可通过羟基的酯化、醚化、氧化、交联、接枝共聚等化学改性,使其活泼基团大大增加,聚合物呈枝化结构,分散了絮凝基团,对悬浮体系中颗粒物有更强的捕捉与促沉作用。我国目前仍有许多厂家使用一定比例的淀粉为絮凝剂,如广西平果铝。吴琼珍等!1∀研究了粗木薯粉(包括发酶了的)及几种合成絮凝剂对平果铝厂拜耳法赤泥絮凝沉降的分离效果,发现粗木薯粉效果良好,一般添加量为干赤泥量的0 2%,清液浮游物少。添加合成絮凝剂时,与加粗木薯粉相比,赤泥压缩液固比大大降低,赤泥沉降速度大大提高,但清液浮游物很多。考虑到广西本地有大量廉价的木薯,其中淀物含量很高,用其作为赤泥絮凝剂,可大大降低氧化铝的生产成本,因而为厂家所青睐。当然,尽管淀粉廉价,但其效果还有不尽人意之处,如其沉速速度不高等。为了提高淀粉类物质的絮凝效果,人们对其进行了大量改性研究,希望以廉价的淀粉为原料,合成高效的絮凝剂。如西德专利DE2552804就曾有用改性淀粉作为赤泥絮凝剂这方面的报道。

2 合成絮凝剂

80年代以来,合成絮凝剂的研究与应用得了较大的发展。制备出大分子量合成絮凝剂的同时对合成絮凝剂的成分、结构和新官能团也进行了广泛的

研究。我国拜耳法赤泥沉降原采用多层沉降槽,为了提高赤泥沉速速度和溢流澄清度,传统的方法是添加淀粉、麦麸等天然高分子物质作絮凝剂。烧结法赤泥则采用沉降槽-过滤机或沉降过滤器作分离设备。这两种方法突出的缺点是设备流程复杂,消耗高,劳动强度大。因此,研制高效絮凝剂亦是我国氧化铝生产的一个重要课题。近十几年来,国外研制了多种高分子化合物用作絮凝剂,已取得了一定的成绩。60年代初期我国也开始研制合成高分子絮凝剂,这类絮凝剂与淀粉类比较,具有用量少,效果显著,赤泥沉降分离效率大大提高等特点,因而得以使用和迅速的推广。目前这类絮凝剂已基本取代淀粉类絮凝剂。

2.1 聚丙烯酸钠(酯)及丙烯酸-丙烯酰胺共聚物聚丙烯酸钠(SPA)是70年代末作为絮凝剂开始应用于赤泥的沉降分离的,其对赤泥的沉降速度通常比用淀粉高10倍。美国专利U.S.3390959曾报道用聚丙烯酸盐阴离子絮凝剂作赤泥絮凝剂。山田,兴一等!2∀通过研究认为:SPA 的絮凝效果,受赤泥的种类影响极大,有些赤泥甚至不能与SPA 形成絮凝物。在我国聚丙烯酸钠中最常用的品种是A-1000#

。大约在二十年前,丙烯酸基聚合物或者聚丙烯酸酯(见图1)这类絮凝剂以干粉剂和乳剂的形式在市场上推出。丙烯酸盐均聚物或者含有少量丙烯酰胺的共聚物系列产品也于那时在市场出现,它们通常用于初级分离沉降。而负电荷量相对较少的丙烯酸/丙烯酰胺共聚物用作洗涤系列的下游絮凝

剂。

图1 丙烯酸基聚合物结构示意图

美国专利U.S.3681012曾用聚丙烯酸酯与淀粉联合使用于沉降赤泥,U.S.3975496则用丙烯酸-氧甲基丙烯酰胺共聚物作絮凝剂,英国专利U.K.2080272和2112366将聚丙烯酸与丙烯酸酯-丙烯酰胺共聚物复合使用,作为赤泥絮凝剂。2.2 聚丙烯酰胺类

聚丙烯酰胺作为一类最广泛的絮凝剂,从80年代起在赤泥沉降中开始占有一席之地。美国专利U.S.4083925曾采用阴离子型聚丙烯酰胺作絮凝剂。曹文仲等!3∀也对聚丙烯酰胺在赤泥絮凝中应用时的分子量以及水解度等做了研究。他们认为用

于赤泥沉降的水解聚丙烯酰胺的分子量不应小于100万,而对于线性高分子絮凝剂,其分子量在200~900万范围内,随分子量增大,沉降速度增大,分子量超过900万时,分子量增加,沉降速度反而有逐渐降低的趋势。在讨论赤泥沉降絮凝剂的水解度时指出,赤泥的沉降分离因絮凝剂的水解度不同而产生不同的絮凝效果,水解度高有利于沉降。郑州轻

金属研究院和卫辉市某厂!4、5∀

开发了一种用于赤泥

沉降的高效絮凝剂PAS-1。它是一种阴离子型聚丙烯酸胺改性粉状絮凝剂,经试验测定,絮凝效果良好,各项指标达到了进口ALCLAR 600的水平,其